基于单片机的温度控制系统设计毕业设计论文

专科毕业设计说明书（论文）

3.2.2 LED数码管

12345678abcfdee第 12 页 共 36页

aagdbfceagdbfceagdbfceagdbcdpfe

gdbcdpSEG1SEG2SEG31011SEG4fgdpdpdpdp

LED显示器即为发光二极管显示器，具有显示醒目、成本低、配置灵活、接口方便等特点，单片机应用系统中常用它来显示系统的工作状态和采集的信息输入数值等。

LED显示器按其发光管排布结构的不同，可分为LED数码管显示其和LED点阵显示器。LED数码管主要用来显示数字及少数字母和符号，LED点阵显示器可显示数字、字母、汉子和图形等。LED点阵显示器虽然显示灵活，但其占用的单片机系统软件、硬件资源远大于LED数码管。因此除专门应用大屏幕LED点阵显示或有特殊显示要求场合外，几乎所有单片机应用系统都采用LED数码管显示。本系统选用的是LED数码管显示器。

数码管显示器有两种工作方式，即静态显示方式和动态显示方式。静态显方式程序非常简单，占用CPU时间资源很少，只是在显示字符改变时调用一下显示程序。但硬件电路繁多，每个数码管需要一个8位I/O口、一个8位驱动、8个限流电阻。一般用于数码管位数较少的场合。LED静态显示由于使用的元器件较少，在数码管显示器较多的场合，电路显得烦琐，为了简化线路，减低成本，本系统选用的是动态扫描显示方式。

动态扫描显示方式的工作原理是：逐个地循环点亮各位显示器，也就是说在任意时刻只有1位显示器在显示。为了使人看到所有显示器都在显示，就得加快循环点亮各位显示器的速度（提高扫描频率），利用人眼的视觉残留效应，给人感觉到与全部显示器持续点亮的效果一样。动态扫描显示电路如图3.2.2：

129专科毕业设计说明书（论文）

第 13 页 共 36页

图3.2.2动态扫描图

3.3 温度控制电路的设计

VCCVCCVCCR154.7KR161kR184.7kU?R19220*Q5Q6DBR134.7kRES1R

图3.3

通过调节脉冲宽度来控制双向可控硅的通断。当脉冲宽度变宽（占空比增大）时，双向可控硅的导通时间延长，电阻丝加热时间延长从而使温度升高。反之脉冲宽度变窄（占空比减小）时，双向可控硅的导通时间缩短，电阻丝的加热时间缩短使得温度降低。 以此方法来控制温度的恒定不变。

专科毕业设计说明书（论文）

4 脉宽调制

4.1脉宽调制的介绍

第 14 页 共 36页

PWM就是脉冲宽度调制的英文缩写，方波高电平时间跟周期的比例叫占空比，例如1秒高电平1秒低电平的PWM波占空比是50%

脉宽调制PWM是开关型稳压电源中的术语。这是按稳压的控制方式分类的，除了PWM型，还有PFM型和PWM、PFM混合型。脉宽宽度调制式（PWM）开关型稳压电路是在控制电脉宽调制(PWM)是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。

路输出频率不变的情况下，通过电压反馈调整其占空比，从而达到稳定输出电压的目的。

4.2基本原理

随着电子技术的发展，出现了多种PWM技术，其中包括：相电压控制PWM、脉宽PWM法、随机PWM、SPWM法、线电压控制PWM等，而在镍氢电池智能充电器中采用的脉宽PWM法，它是把每一脉冲宽度均相等的脉冲列作为PWM波形，通过改变脉冲列的周期可以调频，改变脉冲的宽度或占空比可以调压，采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化。可以通过调整PWM的周期、PWM的占空比而达到控制充电电流的目的。

模拟信号的值可以连续变化，其时间和幅度的分辨率都没有限制。9V电池就是一种模拟器件，因为它的输出电压并不精确地等于9V，而是随时间发生变化，并可取任何实数值。与此类似，从电池吸收的电流也不限定在一组可能的取值范围之内。模拟信号与数字信号的区别在于后者的取值通常只能属于预先确定的可能取值集合之内，例如在{0V, 5V}这一集合中取值。

模拟电压和电流可直接用来进行控制，如对汽车收音机的音量进行控制。在简单的模拟收音机中，音量旋钮被连接到一个可变电阻。拧动旋钮时，电阻值变大或变小；流经这个电阻的电流也随之增加或减少，从而改变了驱动扬声器的电流值，使音量相应变大或变小。与收音机一样，模拟电路的输出与输入成线性比例。

尽管模拟控制看起来可能直观而简单，但它并不总是非常经济或可行的。其中一点就是，模拟电路容易随时间漂移，因而难以调节。能够解决这个问题的精密模拟电路可能非常庞大、笨重(如老式的家庭立体声设备)和昂贵。模拟电路还有可能严重发热，其功耗相对于工作元件两端电压与电流的乘积成正比。模拟电路还可能对噪声很敏感，任何扰动或噪声都肯定会改变电流值的大小。

专科毕业设计说明书（论文）

第 15 页 共 36页

通过以数字方式控制模拟电路，可以大幅度降低系统的成本和功耗。此外，许多微控制器和DSP已经在芯片上包含了PWM控制器，这使数字控制的实现变得更加容易了。

4.3 脉宽调制信号的设计思想

本课题的脉宽调制信号是设定周期为1s矩形波。它的产生将定时计数器设定在10ms定时，后通过寄存器R3来控制脉宽调制信号的周期，本课题只是达到一种模拟的效果，在精确上没有过高的要求，因此将1s周期分成100等份，即设定定时器的定时为10ms，R3中启动定时器的次数100。

寄存器R2中存放的数据是根据检测电路和控制电路转换过来的一个数，R2中存放的数值的大小用于控制脉冲信号，在1s内高电平的时间长短。这样可以从P2.6口检测到定周期脉冲可调的控制信号。

4.4脉宽调制信号的作用

可控脉冲

脉宽调制信号由P3.0口输出将P3.0口输出的矩形波信号接于双向可控硅的控制端来控制可控硅的通断。当矩形波在一个周期内高电平的时间越长，双向可控硅的导通时间越长，即发热元件上发出的热量也越多。总之，发热元件上释放出能量的高低由矩形波在一个周期内高电平的时间长短所决定的。